Вирішення проблеми: синхронізація

У попередній програмі виникає ситуація, коли результат роботи програми залежить від порядку виконання потоків. Щоб позбавитися від неї, необхідно переконатися в тому, що команди типу

If mhouse.HouseTemp < mhouse.MAX_TEMP - 5 Then...

повністю відпрацьовуються активним потоком до того, як він буде перерваний. Ця властивість називається атомарностид — блок коди повинен виконуватися кожним потоком без переривання, як атомарна одиниця. Група команд, об'єднаних в атомарний блок, не може бути перервана планувальником потоків до її завершення. У будь-якій багатопотоковій мові програмування існують свої способи забезпечення атомарності. У VB .NET найпростіше скористатися командою Synclock, при виклику якої передається об'єктна змінна. Внесіть до процедури Changetemperature з попереднього прикладу невеликі зміни, і програма запрацює нормально:

Private Sub Changetemperature() Synclock (mhouse)

Try

If mhouse.HouseTemp < mhouse.MAXJTEMP -5 Then

Thread.Sleep(200)

mhouse.HouseTemp += 5

Console.WriteLine("Am in " & Me.mName & _

".Current temperature is " & mhouse.HouseTemp)

Elself

mhouse.HouseTemp < mhouse. Max_temp Then

Thread.Sleep(200) mhouse.HouseTemp += 1

Console.WriteLine("Am in " & Me.mName &_ ".Current temperature is " & mhouse.HomeTemp) Else

Console.WriteLineC'Am in " & Me.mName & _ ".Current temperature is " & mhouse.HouseTemp)

' Нічого не робити, температура нормальна

End If Catch tie As Threadlnterruptedexception

' Пасивне очікування було перерване Catch e As Exception

' Інші виключення

End Try

End Synclock

End Sub

Код блоку Synclock виконується атомарно. Доступ до нього з боку решти всіх потоків буде закритий, поки перший потік не зніме блокування командою End Synclock. Якщо потік в блоці, що синхронізується, переходить в стан пасивного очікування, блокування зберігається аж до переривання або відновлення роботи потоку.

Правильне використання команди Synclock забезпечує потокову безпеку вашої програми. На жаль, зловживання Synclock негативно позначається на швидкодії. Синхронізація коди в багатопотоковій програмі зменшує швидкість її роботи у декілька разів. Синхронізуйте лише найнеобхідніший код і знімайте блокування якнайскоріше.

Базові класи колекцій небезпечні в багатопотокових застосуваннях, але в .NET Framework входять потоково-безпечні версії більшості класів колекцій. У цих класах код потенційно небезпечних методів полягає в блоки Synclock. Потоково-безпечні версії класів колекцій слід використовувати в багатопотокових програмах скрізь, де виникає загроза цілісності даних.

Залишається згадати про те, що за допомогою команди Synclock легко реалізуються умовні змінні. Для цього потрібно буде лише синхронізувати запис в загальну логічну властивість, доступну для читання і запису, як це зроблено в наступному фрагменті:

Public Class Conditionvariable

Private Shared locker As Object= New Object()

Private Shared mok As Boolean Shared

Property Theconditionvariable()As Boolean

Get

Return mok

End Get

Set(Byval Value As Boolean) Synclock (locker)

mok= Value

End Synclock

End Set

End Property

End Class

Команда Synclock і клас Monitor

Використання команди Synclock пов'язане з деякими тонкощами, що не виявилися в приведених вище простих прикладах. Так, дуже важливу роль грає вибір об'єкту синхронізації. Спробуйте запустити попередню програму з командою Synclock(Me) замість Synclock(mhouse). Температура знову піднімається вище за порогову величину!

Пам'ятаєте, що команда Synclock проводить синхронізацію по об'єкту, переданому як параметр, а не по фрагменту коди. Параметр Synclock грає роль дверей для звернення до фрагмента, що синхронізується, з інших потоків. Команда Synclock(Me) фактично відкриває декілька різних «дверей», адже саме цього ви і намагалися уникнути за допомогою синхронізації. Мораль:

Для захисту загальних даних в багатопотоковому застосуванні команда Synclock повинна синхронізуватися по одному об'єкту.

Оскільки синхронізація пов'язана з конкретним об'єктом, в деяких ситуаціях можливе ненавмисне блокування інших фрагментів. Допустимо, у вас є два синхронізовані методи first і second, причому обидва методи синхронізуються по об'єкту biglock. Коли потік 1 входить в метод first і захоплює biglock, жоден потік не зможе увійти до методу second, тому що доступ до нього вже обмежений потоком 1!

Функціональність команди Synclock можна розглядати як підмножина функціональності класу Monitor. Клас Monitor володіє розширеними можливостями налаштування, і з його допомогою можна вирішувати нетривіальні завдання синхронізації. Команда Synclock є наближеним аналогом методів Enter і Exi t класу Moni tor:

Try

Monitor.Enter(theobject) Finally

Monitor.Exit(theobject)

End Try

Для деяких стандартних операцій (збільшення/зменшення змінної, обмін вмісту два змінних) в .NET Framework передбачений клас Interlocked, методи якого виконують ці операції на атомарному рівні. З використанням класу Interlocked дані операції виконуються значно швидше, ніж за допомогою команди Synclock.